甲醇-水精馏塔的设计

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1、甲醇-水分离板式精馏塔的设计(一)设计题目在抗生素类药物生产过程中，需要用甲醇溶媒洗涤晶体，洗涤过滤后产生废甲醇溶媒，其组成为含甲醇46%、水54%（质量分数），另含有少量的药物固体微粒。为使废甲醇溶媒重复利用，拟建立一套板式精馏塔，设计要求废甲醇溶媒的处理量为23000吨/年，以对废甲醇溶媒进行精馏。得到含量≥95%（质量分数）的甲醇溶媒。塔底废水中甲醇含量≤3%（质量分数）。（二）操作条件1)操作压力4kPa(表压)2)进料热状态q=2/33)回流比最小回流比的1.3倍4)塔底加热蒸气压力0.3Mpa（表压）5）单板压力降≤0.7kPa（三）塔板类型浮阀塔

2、（F1型）（四）工作日每年工作日为300天，每天24小时连续运行（五）设计内容1、设计说明书的内容1)精馏塔的物料衡算；2)塔板数的确定；3)精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；4)精馏塔的塔体工艺尺寸计算；5)塔板主要工艺尺寸的计算；6)塔板的流体力学验算；7)塔板负荷性能图；8)精馏塔接管尺寸计算；9)对设计过程的评述和有关问题的讨论。2、设计图纸要求：1)绘制生产工艺流程图（A3号图纸）；2)绘制精馏塔设计条件图（A3号图纸）。目录一、概述41.1设计依据41.2技术来源41.3设计任务及要求5二：计算过程61.塔型选择62.操作条件的确定62.1操作

3、压力62.2进料状态62.3加热方式72.4热能利用73.有关的工艺计算73.1最小回流比及操作回流比的确定83.2塔顶产品产量、釜残液量及加热蒸汽量的计算93.3全凝器冷凝介质的消耗量93.4热能利用103.5理论塔板层数的确定103.6全塔效率的估算113.7实际塔板数124.精馏塔主题尺寸的计算124.1精馏段与提馏段的体积流量124.1.1精馏段124.1.2提馏段144.2塔径的计算154.3塔高的计算175.塔板结构尺寸的确定175.1塔板尺寸185.2弓形降液管185.2.1堰高185.2.2降液管底隙高度h0195.2.3进口堰高和受液盘195

4、.3浮阀数目及排列195.3.1浮阀数目195.3.2排列205.3.3校核206.流体力学验算216.1气体通过浮阀塔板的压力降(单板压降)216.1.1干板阻力216.1.2板上充气液层阻力216.1.3由表面张力引起的阻力226.2漏液验算226.3液泛验算226.4雾沫夹带验算237.操作性能负荷图237.1雾沫夹带上限线237.2液泛线247.3液体负荷上限线247.4漏液线247.5液相负荷下限线247.6操作性能负荷图258.各接管尺寸的确定278.1进料管278.2釜残液出料管278.3回流液管288.4塔顶上升蒸汽管288.5水蒸汽进口管28

5、1.1设计依据本设计依据于教科书的设计实例，对所提出的题目进行分析并做出理论计算。1.2设计任务及要求原料：甲醇~水溶液，年产量65000吨甲醇含量：46％；水含量：54％（质量分数）设计要求：塔顶的甲醇溶媒含水量小于等于0.3％（质量分数）塔底废水中甲醇含量小于等于0.5％（质量分数）操作条件：1)塔顶压力4kPa（表压）2)进料热状态q=2/33)回流比最小回流比的1.3倍4)塔底加热蒸气压力0.3MPa（表压）5)单板压力降≤0.7kPa。塔板类型：浮阀塔（F1型）。工作日：每年工作日为300天，每天24小时连续运行。二、设计方案简介本设计任务为分离甲醇

6、－水混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用汽液混合物进料，塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分加回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。三、计算过程根据生产任务，若按年工作日300天，每天开动设备24小时计算，产品流量为9027.8kg/h。1、操作条件的确定1.1操作压力塔顶压力4kPa（表压）塔底加热蒸气压力0.3MPa（表压）1.2进料状态进料热状态q=2/3为汽液混合物进料2、精馏塔物料衡算由于精馏过程的计算均以摩尔分数为准，需先把设计要求中的质量分数转化为摩尔分

7、数。甲醇的摩尔质量=32.04kg/kmol水的摩尔质量=18.02kg/kmol原料液进料流量进料组成塔顶馏出液组成塔底釜液组成原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量：=0.32432.04+(1-0.324)18.02=22.56kg/kmol=0.994832.04+(1-0.9948)18.02=31.967kg/kmol=0.002832.04+(1-0.0028)18.02=18.059kg/kmol2.1全塔物料衡算总物料衡算F=D+W400.167=D+W(1)甲醇物料衡算F=D+W(2)联立以上两式解得D=129.568kmol/hW=270.

8、599kmol/h2.2求最小回流比及